CN106703731A - 一种可快速对接膨胀锥的锁定密封装置及实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可快速对接膨胀锥的锁定密封装置及实施方法，其装置的构成部件包括中心管、膨胀锥、密封筒、弹性爪和解锁筒；所述的膨胀锥设置在中心管前段的外径上且两者之间O圈密封；所述的弹性爪设置在中心管后段的内径中；所述的密封筒设置在弹性爪的外径上，其前部位于弹性爪的外径和中心管的内径之间，其后部与弹性爪O圈密封；所述的解锁筒在解锁时设置在弹性爪的外径上。其优点是：解决了膨胀管在常规工况时下入耗时耗力的问题，不再需要膨胀管和油管反复进行的交替连接；具有锁定功能，使内管柱与外管柱的连接通过下压力予以快速实现；具有保护作用，当膨胀锥卡钻时，上提力达到设定值，可使弹性爪发生断裂，从而保证内管柱可以顺利提出井口。

Description

一种可快速对接膨胀锥的锁定密封装置及实施方法

技术领域

本发明涉及一种膨胀管技术，更具体的说，本发明涉及一种可快速对接膨胀锥的锁定密封装置及实施方法。

背景技术

膨胀管技术是近年来蓬勃兴起的一项新技术，它可应用于钻井、完井、采油及修井等作业过程中。目前，该技术的应用较多，在国内主要应用于套管补贴和套管完井。

现有的应用于套管补贴和套管完井的膨胀管，其工艺结构分为内、外管柱两部分，内管柱包括膨胀锥和油管，外管柱包括带堵头的发射腔和膨胀管串。下井时，先用安全卡瓦将膨胀管中的内管柱固定在井口，再使油管与所述的内管柱连接，完成连接后上提所述的内管柱，则外管柱就可在内管柱上提力的作用下随之向上移动，将安全卡瓦固定在所述的外管柱上，然后吊装一根膨胀管使其套在内管柱的外侧并与外管柱相连接。

在该设置方式中，如果膨胀管的根数较多，就需要反复进行前述内管柱和外管柱的交替连接，明显缺点是耗时耗力。

发明内容

本发明的目的就是解决上述问题，并为此提供一种可快速对接膨胀锥的锁定密封装置及实施方法。本发明的实施可以实现全部外管柱的连接并用卡瓦将其整体固定在井口，然后下入内管柱进行对接，实现内外管柱的彼此连接。

本发明的技术方案之一是：

一种可快速对接膨胀锥的锁定密封装置，包括中心管、膨胀锥、密封筒、弹性爪和解锁筒；所述的膨胀锥设置在所述中心管前段的外径上且两者之间O圈密封；所述的弹性爪设置在所述中心管后段的内径中；所述的密封筒设置在所述弹性爪的外径上，其前部位于所述弹性爪的外径和所述中心管的内径之间，其后部与所述的弹性爪O圈密封；所述的解锁筒在解锁时设置在所述弹性爪的外径上。

所述的膨胀锥设置有导向区、扩径区和定径区；所述导向区的径向尺寸小于待膨胀管的内径；所述扩径区的径向尺寸逐渐增加至膨胀管的膨胀尺寸；所述定径区的径向尺寸与所述扩径区的最大径向尺寸一致；所述的定径区上设置有可与O圈配合起密封作用的O圈槽，所述定径区的内径上设置有与中心管螺纹连接的内螺纹，所述内螺纹的后部设置有与所述的中心管实现O圈密封的密封面。

所述中心管的前段设置有与所述的膨胀锥螺纹连接的外螺纹，所述外螺纹的后部设置有与所述的膨胀锥实现O圈密封的密封面，所述中心管的内径中设置有与弹性爪的前端配合的限位台肩，所述中心管的后段设置有可与所述的密封筒螺纹连接的内螺纹。

所述密封筒的前段设置有与所述的中心管实现螺纹连接的外螺纹，所述密封筒的后段内径处设置有与弹性爪的台肩相配合的限位台肩，所述的限位台肩处设置有配合O圈实现密封筒与弹性爪两者之间O圈密封的O圈槽。

所述弹性爪的外径上设置有两个台肩，其一与所述密封筒的前端相配合，其二与所述密封筒后段的限位台肩相配合，所述弹性爪的中部设置有可通过O圈与密封筒实现O圈密封的密封面，所述弹性爪的后段设置有可与其他管柱螺纹连接的内螺纹。

所述的解锁筒为筒状结构，其内壁的端部设置有可使弹性爪回缩并减小弹性爪直径的锥度。

本发明的技术方案之二是：

一种利用可快速对接膨胀锥的锁定密封装置实现内、外管柱对接及快速对接膨胀锥进行锁定密封和解锁的实施方法，步骤如下：

(1)将膨胀锥、中心管和密封筒连接好并装入带堵头和发射腔的膨胀管；

(2)将膨胀管依次连接形成膨胀管串并使带有发射腔的膨胀管处于膨胀管串的最下端使它们形成外管柱整体，然后在地面上用卡瓦将外管柱整体固定在井口；

(3)在井口连接油管串并在油管串的最下端连接所述的弹性爪使他们形成内管柱整体；

(4)将内管柱整体下入井筒，依靠内管柱自重的下压力使所述的弹性爪进入密封筒内并锁定，从而同时实现内、外管柱的彼此连接；

(5)待膨胀管完成膨胀后，将本发明整体随油管带出井筒，施工结束；

(6)在地面拆下与所述中心管螺纹连接的密封筒；

(7)将解锁筒套入弹性爪并用力平推，使所述的弹性爪与所述中心管的限位台肩脱离，同时使所述的弹性爪由于解锁筒内锥度的压力作用产生垂直于锥度斜面方向的变形，直至其直径缩小至小于中心管的直径实现解锁，从而被拉出中心管。

本发明克服了现有技术的缺点，其有益效果在于：

(1)解决了膨胀管在常规工况时下入耗时耗力的问题，可采用先连接外管柱再连接内管柱的施工手段，不再需要膨胀管和油管反复进行的交替连接；

(2)具有锁定功能，使内管柱与外管柱的连接通过下压力予以快速实现；

(3)具有保护作用，当膨胀锥卡钻时，上提力达到设定值，可使弹性爪发生断裂，从而保证内管柱可以顺利提出井口。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的解锁示意图；

图3是图1中膨胀锥的结构示意图；

图4是图1中中心管的结构示意图；

图5是图1中密封筒的结构示意图；

图6是图1中弹性爪的结构示意图；

图7是图2中解锁筒的结构示意图。

附图标记说明：1-膨胀锥；2-O型圈；3-中心管；4-密封筒；5-O型圈；6-弹性爪；7-解锁筒。

具体实施方式

为使本发明更容易被清楚理解，以下结合附图和实施例对本发明的技术方案及其技术效果作出详细说明。

参见图1、图2，本发明的可快速对接膨胀锥的锁定密封装置，由膨胀锥1、O型圈2、中心管3、密封筒4、弹性爪6和解锁筒7组成；所述的膨胀锥1螺纹连接在所述中心管3前段的外径上且两者之间O圈密封；所述的弹性爪6安装在所述中心管3后部的内径中；所述的密封筒4安装在所述弹性爪6的外径上，其前段设置在所述弹性爪6的外径和所述中心管3的内径之间，其后段与所述的弹性爪6实现O圈密封；所述的解锁筒7用于解锁时套装在所述弹性爪6的外径上(见图2)。

参见图3，所述的膨胀锥1为特殊设计的膨胀结构，分为导向区11、扩径区12和定径区13。所述导向区11的径向尺寸小于待膨胀管的内径，其作用是利于所述的膨胀锥1进入膨胀管；所述扩径区12是实施膨胀功能的主体区域，其作用是使膨胀管膨胀至所需尺寸；所述的定径区13的径向尺寸与扩径区的最大径向尺寸一致，其作用是在膨胀管膨胀过程中扶正膨胀锥并抵消膨胀管膨胀后的残余应力，限制膨胀管发生缩颈情况。所述的定径区13上还设置有可与O型圈2配合起密封作用的O圈槽；所述定径区13的内径上设置有可与所述中心管3螺纹连接的内螺纹，所述内螺纹的是后部设置有可与所述的中心管3实现O圈密封的密封面。

参照图4，所述中心管3的前段设置有可与所述的膨胀锥1螺纹连接外螺纹，所述外螺纹的后部设置有可与所述的膨胀锥1实现O圈密封的密封面，所述中心管3的内径中设置有与弹性爪6的前端配合的限位台肩，所述中心管3的后段设置有可与所述的密封筒4螺纹连接的内螺纹。

参照图5，所述密封筒4的前段设置有可与所述的中心管3实现螺纹连接的外螺纹，所述密封筒4后段的内径处设置有可与弹性爪6的台肩相配合的限位台肩，所述的限位台肩可在起限位作用的同时确认所述的弹性爪6是否插装到位，此处还设置有配合O型圈2实现密封筒4与弹性爪6两者之间O圈密封的O圈槽。

参照图6，所述弹性爪6的外径上设置有两个台肩，其一与所述密封筒4前端相配合，其二与所述密封筒4后段的限位台肩相配合并起锁定功能，所述弹性爪6的中部设置有可通过O型圈2与所述的密封筒4实现O圈密封的密封面，所述弹性爪6的后段设置有可与其他管柱螺纹连接的内螺纹。

参照图7，所述的解锁筒7为其内壁的端部设置有锥度71的筒状结构，当需要解锁时，可将所述的解锁筒7套在弹性爪6的外径上，使所述的弹性爪6在所述锥度71的作用下回缩并使其内径减小，当所述弹性爪6的外径减少至小于所述中心管3的内径时，其与密封筒4的限位台肩就将脱离，从而实现解锁，解锁后的弹性爪6可以自所述中心管3的内径中拉出来。

参照图1、图2，利用本发明实现内、外管柱对接及快速对接膨胀锥进行锁定密封和解锁的实施方法，具有如下步骤：

(1)将膨胀锥1、中心管3和密封筒4连接好并装入带堵头和发射腔的膨胀管；

(2)将膨胀管依次连接形成膨胀管串并使带有发射腔的膨胀管处于膨胀管串的最下端使它们形成外管柱整体，然后在地面上用卡瓦将外管柱整体固定在井口；

(3)在井口连接油管串并在油管串的最下端连接所述的弹性爪6使他们形成内管柱整体；

(4)将内管柱整体下入井筒，依靠内管柱自重的下压力使所述的弹性爪6进入密封筒4内并锁定，从而同时实现内、外管柱的彼此连接；

(5)待膨胀管完成膨胀后，将本发明整体随油管带出井筒，施工结束；

(6)在地面拆下与所述中心管3螺纹连接的密封筒4；

(7)将所述的解锁筒7套入弹性爪6并用力平推，使所述的弹性爪6与所述中心管3的限位台肩脱离，同时使所述的弹性爪6由于解锁筒7内锥度71的压力作用产生垂直于锥度71斜面方向的变形，直至其直径缩小至小于中心管3的直径，从而被拉出中心管3实现解锁目的。

以上结合附图和实施例对本发明的技术方案进行了示意性描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式。本领域的普通技术人员应该能够理解，在实际应用中，本发明的结构形状或设置方式均有可能发生某些改变，而其他人员在其启示下也可能做出与其相似的设计。特别需要指出的是，只要不脱离本发明的设计宗旨，所有显而易见的改变，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可快速对接膨胀锥的锁定密封装置，包括中心管和膨胀锥，其特征在于：还包括密封筒、弹性爪和解锁筒；所述的膨胀锥设置在所述中心管前段的外径上且两者之间O圈密封；所述的弹性爪设置在所述中心管后段的内径中；所述的密封筒设置在所述弹性爪的外径上，其前部位于所述弹性爪的外径和所述中心管的内径之间，其后部与所述的弹性爪O圈密封；所述的解锁筒在解锁时设置在所述弹性爪的外径上。

2.根据权利要求1所述的可快速对接膨胀锥的锁定密封装置，其特征在于：所述的膨胀锥设置有导向区、扩径区和定径区；所述导向区的径向尺寸小于待膨胀管的内径；所述扩径区的径向尺寸逐渐增加至膨胀管的膨胀尺寸；所述定径区的径向尺寸与所述扩径区的最大径向尺寸一致；所述的定径区上设置有可与O圈配合起密封作用的O圈槽，所述定径区的内径上设置有与中心管螺纹连接的内螺纹，所述内螺纹的后部设置有与所述的中心管实现O圈密封的密封面。

3.根据权利要求1所述的可快速对接膨胀锥的锁定密封装置，其特征在于：所述中心管的前段设置有与所述的膨胀锥螺纹连接的外螺纹，所述外螺纹的后部设置有与所述的膨胀锥实现O圈密封的密封面，所述中心管的内径中设置有与弹性爪的前端配合的限位台肩，所述中心管的后段设置有可与所述的密封筒螺纹连接的内螺纹。

4.根据权利要求1所述的可快速对接膨胀锥的锁定密封装置，其特征在于：所述密封筒的前段设置有与所述的中心管实现螺纹连接的外螺纹，所述密封筒的后段内径处设置有与弹性爪的台肩相配合的限位台肩，所述的限位台肩处设置有配合O圈实现密封筒与弹性爪两者之间O圈密封的O圈槽。

5.根据权利要求1所述的可快速对接膨胀锥的锁定密封装置，其特征在于：所述弹性爪的外径上设置有两个台肩，其一与所述密封筒的前端相配合，其二与所述密封筒后段的限位台肩相配合，所述弹性爪的中部设置有可通过O圈与密封筒实现O圈密封的密封面，所述弹性爪的后段设置有可与其他管柱螺纹连接的内螺纹。

6.根据权利要求1所述的可快速对接膨胀锥的锁定密封装置，其特征在于：所述的解锁筒为筒状结构，其内壁的端部设置有可使弹性爪回缩并减小弹性爪直径的锥度。

7.一种利用权利要求1所述的可快速对接膨胀锥的锁定密封装置实现内、外管柱对接及快速对接膨胀锥进行锁定密封和解锁的实施方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)将膨胀锥、中心管和密封筒连接好并装入带堵头和发射腔的膨胀管；

(2)将膨胀管依次连接形成膨胀管串并使带有发射腔的膨胀管处于膨胀管串的最下端使它们形成外管柱整体，然后在地面上用卡瓦将外管柱整体固定在井口；

(3)在井口连接油管串并在油管串的最下端连接所述的弹性爪使他们形成内管柱整体；

(4)将内管柱整体下入井筒，依靠内管柱自重的下压力使所述的弹性爪进入密封筒内并锁定，从而同时实现内、外管柱的彼此连接；

(5)待膨胀管完成膨胀后，将本发明整体随油管带出井筒，施工结束；

(6)在地面拆下与所述中心管螺纹连接的密封筒；

(7)将解锁筒套入弹性爪并用力平推，使所述的弹性爪与所述中心管的限位台肩脱离，同时使所述的弹性爪由于解锁筒内锥度的压力作用产生垂直于锥度斜面方向的变形，直至其直径缩小至小于中心管的直径实现解锁，从而被拉出中心管。